Was ist ein Knochen-Morphogenese-Protein?
Ein knochenmorphogenetisches Protein (BMP) ist ein Protein der TGF-Familie (Transforming Growth Factor), das die Produktion von Knochen und Knorpel stimulieren kann. BMPs spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung der embryonalen Wirbel und scheinen auch eine Schlüsselrolle bei der Signalisierung der Anordnung anderer Gewebekonstruktionen im Körper zu spielen. Eine Fehlfunktion dieses Systems kann einen Krankheitszustand verursachen.
Die Entdeckung des knochenmorphogenetischen Proteins wird im Allgemeinen Dr. Marshall Urist Anfang der 1960er Jahre zugeschrieben. Er entdeckte, dass demineralisierte, pulverisierte Knochensegmente zur Bildung von neuem Knochen führten, wenn sie in Kaninchenbeuteln implantiert wurden. Dr. Urist ist derjenige, der den Begriff knochenmorphogenetisches Protein vorgeschlagen hat.
Derzeit sind 20 Arten von morphogenetischem Knochenprotein bekannt. Ursprünglich gab es nur sieben und sechs davon, BMP2-BMP7, wurden als Teil der Beta-Superfamilie der transformierenden Wachstumsfaktoren angesehen. BMP1 ist eine sogenannte Metalloprotease, ein Enzym, bei dessen katalytischem Prozess Metall beteiligt ist. Jedes BMP befindet sich auf einem bestimmten Chromosom.
Knochenmorphogenetische Proteine interagieren mit Zellrezeptoren, die als Knochenmorphogenetische Proteinrezeptoren (BMPRs) bezeichnet werden. BMPRs signalisieren dann anderen Proteinen, die SMADs genannt werden, Wachstum zu induzieren. Dieser Prozess trägt zur Entwicklung des Zentralnervensystems (ZNS), des Herzens und des Knorpels bei. Es trägt auch zur postnatalen Knochenentwicklung bei.
Diese Proteine spielen alle eine Rolle bei der frühen Bildung des Embryos. Wenn die von ihnen erzeugten Prozesse und Signale gestört werden, kann dies die Entwicklung des Skelettsystems und die Strukturierung des gesamten Körpers beeinträchtigen. Untersuchungen haben ergeben, dass 70% der vererbbaren pulmonalen arteriellen Hypertonie durch eine Mutation in BMPR2 verursacht werden. Mutationen auf den Chromosomen und dem verwandten morphogenetischen Knochenprotein können ebenfalls Abnormalitäten und Störungen des Skeletts verursachen. Krebserkrankungen führen häufig auch zu einer Fehlfunktion des BMP-Signalsystems.
Es wurde festgestellt, dass Mitglieder des knochenmorphogenetischen Proteins bei der Therapie der Wirbelsäule nützlich sind. In den Vereinigten Staaten erhielten BMP-2 und BMP-7 die FDA-Zulassung (Food and Drug Administration) für die Anwendung am Menschen, da sich herausgestellt hat, dass sie bei Problemen helfen, bei denen Knochenstrukturen unter gewerkschaftslosen und gewerkschaftsverzögerten Bedingungen leiden. Dies sind zwei Aspekte der Knochenheilungsprozess. Sie können mit einem Knochenimplantat kombiniert werden, das über einen Zeitraum von Wochen allmählich freigesetzt wird, um die Heilung aufrechtzuerhalten. Obwohl teuer, können die BMP-Behandlungen im Laufe der Zeit weniger kosten, wenn man die Anzahl der Korrekturoperationen berücksichtigt, die bei Knochenverletzungen erforderlich sein können. Es wurde auch festgestellt, dass BMP-7 bei der Heilung von durch Sklerose verursachten Schäden an den Nierenglomeruli hilft.